SIRT2在非小細(xì)胞肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用

王 宇，王靜媛

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010059）

沉默信息調(diào)節(jié)因子（silence information regulator，Sirtuin）是一類對煙酰胺腺嘌呤二核氨酸（NAD+）依賴蛋白脫乙?；竅1]。Sirtuin可有效地使機(jī)體組蛋白及非組蛋白底物的乙?；x狀態(tài)失衡，參與一系列沉默調(diào)節(jié)，如機(jī)體內(nèi)細(xì)胞衰老、凋亡、所涉及的代謝過程包括細(xì)胞老化、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞應(yīng)激、炎癥的發(fā)生、糖脂代謝、線粒體生成、基因轉(zhuǎn)錄等一系列復(fù)雜的生物代謝及信息調(diào)節(jié)[2]。

1 Sirtuin蛋白概述

1.1 Sirtuin蛋白的分類和生物活性

最先在酵母中發(fā)現(xiàn)沉默信息調(diào)節(jié)因子2（silent information regular 2），命名為Sir2，因其與壽命延長密切相關(guān)，成為了研究的熱點，在哺乳動物中與Sir2同源基因的Sirtuin也同樣備受科學(xué)界的關(guān)注。哺乳動物共有7種Sirtuin亞型蛋白，即SIRT1～SIRT7，每種Sirtuin異構(gòu)體能使各自的底物去乙?；?，每種Sirtuin蛋白亞細(xì)胞的去乙酰功能也不同：SIRT1～SIRT3去乙酰酶活性高；SIRT4～SIRT7去乙?；富钚暂^弱甚至檢測不到[3]。

1.2 Sirtuin蛋白的亞細(xì)胞定位

每種Sirtuin蛋白在細(xì)胞中的位置是不同的：SIRT1位于細(xì)胞核中，在特殊情況下在細(xì)胞中穿梭到細(xì)胞質(zhì)中；SIRT3、SIRT4和SIRT5主要定位于線粒體中，其中SIRT3是最主要的線粒體去乙酰化酶；SIRT6存于整個細(xì)胞核中；SIRT7分布在核仁中；SIRT2亞細(xì)胞定位過程是一個動態(tài)的過程，主要是分布在整個細(xì)胞質(zhì)中，但在G2/M期可以直接遷移細(xì)胞核內(nèi)[3,4]。

2 SIRT2的結(jié)構(gòu)生理功能及表達(dá)

2.1 SIRT2的結(jié)構(gòu)

SIRT2基因位于人類19號染色體長臂（19q13.2）上的基因編碼區(qū)，共有18個外顯子，20960對堿基。其通過不同的蛋白剪切結(jié)合方式產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄本1和轉(zhuǎn)錄本2，經(jīng)研究證實這兩種轉(zhuǎn)錄本產(chǎn)生的蛋白皆同時具有細(xì)胞生理學(xué)的功能[4]。

2.2 SIRT2的生理功能

2.2.1 SIRT2與細(xì)胞代謝 由于Sirtuin能夠有效調(diào)節(jié)人體脂肪和血液中葡萄糖的代謝，從而使其成為一種能量和應(yīng)激的脂代謝關(guān)鍵酶和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，與治療惡性腫瘤的進(jìn)程息息相關(guān)。SIRT2影響許多與人體脂質(zhì)合成和代謝有關(guān)的多個因素：血糖偏高狀態(tài)下，肝臟中p300/（CPB）鈣結(jié)合蛋白結(jié)合相關(guān)的因子［p300/Calcium-binding protein（CBP）-associated factor，PACF］乙酰轉(zhuǎn)移酶能刺激ATP-檸檬酸裂解酶（ACLY）乙?；?，調(diào)節(jié)和阻斷ACLY泛素化水平，以增加脂肪酸穩(wěn)定性，抑制脂肪酸的降解，并有效促進(jìn)脂肪酸從頭合成[5]。此外，SIRT2被臨床研究證明可以通過乙?；D(zhuǎn)移酶來有效激活交叉頭轉(zhuǎn)錄因子1（FOXO1），促進(jìn)FOXO1與過氧化物酶體增殖激活受體（PPARγ）的結(jié)合，抑制其脂肪酸轉(zhuǎn)錄活性，從而有效促進(jìn)糖和脂肪的泛素化和分解[6]。糖酵解過程中SIRT2與癌細(xì)胞之間的關(guān)系有待研究。一般認(rèn)為，SIRT2主要通過乙酰化來激活磷酸烯醇式 丙 酮 酸（phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK）和M2型丙酮酸激酶（pyruvate kinase subtype M2，PKM2）[7]，在機(jī)體葡萄糖缺乏的時增強(qiáng)糖異生。在高葡萄糖條件下，體內(nèi)PEPCK會被去乙?；浞€(wěn)定性會大大降低。在機(jī)體缺乏葡萄糖時，SIRT2會通過PEPCK脫乙?；鶑亩@著提高其活性，并能在身體能量較低時促進(jìn)糖異生[8]。調(diào)節(jié)限制糖酵解速率的丙酮酸激酶（pyruvate kinase,PK），并指導(dǎo)丙酮酸和乙酰輔酶A的生成，促使SIRT2去乙?；柚筆KM2形成具有酶活性四聚體[9]。

2.2.2 SIRT2與細(xì)胞周期 一項研究結(jié)果表明，SIRT2能通過去乙?；廖⒐艿鞍證DH1和細(xì)胞組蛋白CDC20，增加它們與細(xì)胞泛素連接酶APC/C的相互結(jié)合、相互聯(lián)系，促進(jìn)細(xì)胞APC/C復(fù)合物的活性及有效控制細(xì)胞分裂，使其染色質(zhì)在細(xì)胞分裂中期核固縮[10]。SIRT2亞細(xì)胞定位過程是個動態(tài)復(fù)雜過程，主要分布在細(xì)胞質(zhì)中，在G2/M過渡期內(nèi)，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，SIRT2對α微管組蛋白甲基化酶H4K16乙?；{(diào)控有絲分裂檢查點形成單倍體的細(xì)胞[3]。

2.2.3 SIRT2與腫瘤 目前，越來越多的實驗結(jié)果表明，SIRT2在不同生長來源的腫瘤細(xì)胞中，分別可以發(fā)揮腫瘤生長抑制因子或促進(jìn)細(xì)胞抑制因子的作用，即具有雙重作用[11]。據(jù)報道，SIRT2在某些腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著促癌作用：如在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中，SIRT2的蛋白表達(dá)明顯地減少。miR-7可以有效地靶向于治療帕金森病細(xì)胞模型中促凋亡基因Bax和SIRT2基因的蛋白表達(dá)，并在Bax和基質(zhì)金屬蛋白酶MMP+基因誘導(dǎo)的帕金森病細(xì)胞模型中miR-7與MMP+基因，mRNA和蛋白的表達(dá)均呈時間負(fù)依賴性相關(guān)，miR-7在Bax和MMP+基因誘導(dǎo)的帕金森病細(xì)胞基因模型蛋白表達(dá)中的低依賴性表達(dá)與Bax和SIRT2所共同參與的調(diào)亡通路有關(guān)[12]。同時，SIRT2能靶向抑制繼發(fā)性乳腺癌、胃癌、結(jié)腸癌等惡性發(fā)生腫瘤的發(fā)展，例如：在原發(fā)性乳腺癌中，Bax和SIRT2的蛋白表達(dá)明顯以高度依賴時間的方式增加并與Bax和轉(zhuǎn)錄因子Slug結(jié)合可使其去乙?；?，有效促進(jìn)細(xì)胞發(fā)生蛋白酶體的降解，從而影響乳腺癌的治療和侵襲[13]。此外，SIRT2還能抑制抗氧化蛋白（peroxiredoxin-1，Prdx-1）的活性，從而大大增強(qiáng)了早期乳腺癌細(xì)胞對ROS的高度敏感，誘導(dǎo)DNA損傷，促進(jìn)了乳腺癌細(xì)胞的凋亡[14]。SIRT2主要是通過影響腫瘤細(xì)胞新陳代謝和抑制腫瘤細(xì)胞的黏附與侵襲性調(diào)控腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的過程。Saxena等科學(xué)家提出可以通過SIRT2去乙酰化并正向地調(diào)控鳥嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)換因子TIAM1和Rac1的活性，由于Tiam1-Rac1軸對T淋巴瘤細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能具有正向分子開關(guān)的作，激活后將通過促進(jìn)T淋巴瘤早期細(xì)胞的黏附運(yùn)動、侵襲和轉(zhuǎn)移等調(diào)控腫瘤轉(zhuǎn)移過程[15]。

2.3 SIRT2的表達(dá)

SIRT2廣泛存在并分布于人體的許多組織中，尤其是與新陳代謝功能密切相關(guān)的組織，如腦，肝，肌肉，陰囊，卵巢，脾臟，脂肪組織等，腦組織中的表達(dá)水平高于其他組織[16]。SIRT2在不同類型的腫瘤組織中有不同的表達(dá)水平：在人視神經(jīng)母細(xì)胞瘤、人基底樣型乳腺癌、葡萄膜惡性黑色素瘤、急性髓系白血病等高表達(dá)，在基底細(xì)胞瘤、膠質(zhì)細(xì)胞瘤、非小細(xì)胞肺癌、胃癌等組織中表達(dá)的水平低于正常組織[17]。這些結(jié)果表明SIRT2的表達(dá)與各種腫瘤發(fā)生發(fā)展之間的關(guān)系十分復(fù)雜。

3 SIRT2與非小細(xì)胞肺癌的關(guān)系

目前肺癌是世界上發(fā)病率和患者死亡率最高的惡性腫瘤，肺癌的來源和病因尚不完全清楚，大量的資料和研究表明，長期大量飲酒和吸煙的患者與其肺癌的發(fā)生和死亡有非常密切關(guān)系[18]。肺癌的分型非常重要，不同分型，治療方案也不盡相同。臨床上一般將肺癌分為兩大類，小細(xì)胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC），SCLC惡性度極高，預(yù)后極差；NSCLC占所有肺癌類型的85%左右，為最常見的肺癌類型。盡管手術(shù)是NSCLC的最佳診斷和治療的方法，然而，至少57%的晚期NSCLC可能會發(fā)生腫瘤復(fù)發(fā)和肺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。因此，積極探索有效的治療腫瘤標(biāo)記物可以用來監(jiān)測NSCLC的發(fā)生發(fā)展以及預(yù)測其預(yù)后，從而幫助患者提高其生存率和改善生活的質(zhì)量，這是非常急迫的[19]。如上文所述，SIRT2參與多項組蛋白以及轉(zhuǎn)錄因子的乙?；^程，并在腫瘤形成過程中起到重要的作用。具有肺癌細(xì)胞來源或其他腫瘤類型的特異性。

3.1 SIRT2在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中的表達(dá)

盡管許多的研究結(jié)果顯示SIRT2蛋白在多種腫瘤組織中明顯下調(diào)，但SIRT2在NSCLC發(fā)生發(fā)展中的相關(guān)研究和應(yīng)用卻鮮有報道。近年來，SIRT2在NSCLC的發(fā)生和發(fā)展過程中的抑制作用越來越多地受到人們的關(guān)注，SIRT2與多種惡性腫瘤的早期發(fā)生及其發(fā)展過程中起到了抑制的作用，尤其特別是對于NSCLC。據(jù)研究報道，較正常肺組織腫對NSCLC組織中SIRT2的表達(dá)水平明顯降低，SIRT2過度的表達(dá)增加ROS和p27水平，上調(diào)SIRT2增加了NSCLC細(xì)胞對于順鉑治療的高度敏感性[20]。Li檢測到在NSCLC組織中SIRT2表達(dá)水平的降低，且他認(rèn)為SIRT2與NSCLC預(yù)后的變化顯著相關(guān)。其研究發(fā)現(xiàn)表明SIRT2蛋白在NSCLC的組織中相較于癌旁組織通常呈低水平的表達(dá)，其高表達(dá)與腫瘤高細(xì)胞分化及腫瘤有無淋巴結(jié)細(xì)胞轉(zhuǎn)移的水平有關(guān)，且他們認(rèn)為SIRT2表達(dá)的水平對于NSCLC晚期患者的無病生存期（disease-free survival，DFS）及總生存期（overall survival，OS）的預(yù)后變化無獨立預(yù)測的作用[21]。這可能是由于SIRT2可以有效地通過抑制去乙酰化或者通過抑制具有抗氧化作用的蛋白調(diào)控來抑制腫瘤相關(guān)細(xì)胞基因的生長和表達(dá)，如甲基化酶（jumonji domain-containing protein 2A，JMJD2A）和ATP-檸檬酸鹽裂解酶（ATP citrate lyase，ACLY）等，進(jìn)一步有效地抑制腫瘤生長增殖，降低腫瘤細(xì)胞的分化，減少細(xì)胞轉(zhuǎn)移及分化促進(jìn)了細(xì)胞的凋亡，繼而有效地抑制了腫瘤的細(xì)胞生長、分化及細(xì)胞轉(zhuǎn)移，從而有效地降低了NSCLC的生長分化，并有效地減少其淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移[22]。

3.2 SIRT2在非小細(xì)胞肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及機(jī)制

SIRT2抑制NSCLC的發(fā)生和發(fā)展，NSCLC在組織中，組蛋白去甲基化酶JMJD2A的表達(dá)區(qū)域含量可以明顯上升。SIRT2可與JMJD2A基因的啟動子的表達(dá)區(qū)域結(jié)合，并能有效抑制JMJD2A基因的表達(dá)，從而控制NSCLC細(xì)胞增殖、克隆[23]。此外，SIRT2通過抑制細(xì)胞誘導(dǎo)期激酶對相關(guān)的組蛋白（S-phase kinase associated protein 2，Skp2）進(jìn)行去乙?；?，降解作用來有效消除組蛋白Skp2對p26和p27的影響，從而有效抑制NSCLC細(xì)胞的增殖和生長[24]。因此，SIRT2多種復(fù)合物在腫瘤的發(fā)生和早期發(fā)展過程中都起到了抑制作用，尤其是NSCLC。此外，抑制SIRT2降低了依賴SIRT2的p53的活化增加，防止了p53去乙?；褪Щ睿园邢蜥槍53癌癥治療。此外JNK1選擇性地影響SIRT2的功能：在不影響其對p53的影響的情況下，改善組蛋白H3的去乙酰化。有研究結(jié)果指出，成熟促進(jìn)因子CDK1/cyclin B該復(fù)合物選擇性地作用于SIRT2，抑制SIRT2的去乙?；富钚?，而組蛋白作用于SIRT2后調(diào)節(jié)蛋白激酶ERK1／2細(xì)胞外磷酸化酶，顯著提高其去乙酰化活性[5]。

4 結(jié)語與展望

SIRT2可以有效地通過去乙酰化抑制細(xì)胞中腫瘤的正常生長，減少細(xì)胞中腫瘤的轉(zhuǎn)移以及擴(kuò)散來降低細(xì)胞中腫瘤的分化，繼而有效降低腫瘤疾病的嚴(yán)重程度，從而有效減少NSCLC的腫瘤復(fù)發(fā)率，被認(rèn)為是對NSCLC腫瘤治療的重要手段和靶點。其次，SIRT2可有效改善和提高腫瘤藥物的敏感性，從而減少阻力酶的活性調(diào)節(jié)腫瘤相的關(guān)基因或借助去乙?；夹g(shù)的突破，從而改進(jìn)并提高NSCLC腫瘤治療的安全性和有效性，進(jìn)而改善健康和癌癥患者的預(yù)后。此外，SIRT2在不同類型及不同分期的NSCLC中如何發(fā)揮作用還有待進(jìn)一步的研究，其可作為新穎且可靠的生物標(biāo)記物來評估NSCLC的臨床病理特征和預(yù)后情況，這將會為NSCLC的精準(zhǔn)治療及藥物研發(fā)提供新思路。因此SIRT2可能是NSCLC一個重要的治療及評估預(yù)后的新靶點。